Name: treatment of facial deformities using 3d planning and printing of patient-specific implants
Uploaded: 2020-05-23T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Treatment of Facial Deformities using 3D Planning and Printing of Patient-Specific Implants at JoVE.com

Der blev ikke modtaget støtte til dette arbejde.

1. Repositionering af kæberne
BEMÆRK: Dette afsnit udføres ved hjælp af billedbehandlingssoftwaren (dvs.
<ol><li>Indlæs ansigtsknoglerne CT-billede DICOM filer af patienten (Figur 1A) i softwaren ved at vælge 3D-knappen til venstre og klikke på Importér ny DICOM (Supplerende figur 1). Gå ind i 3D-redigeringstilstand ved at klikke på 3D | Rediger.</li>
	<li>Orienter 3D-...

<ol>
	<li>Hull, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Apparatus for production of three-dmensonal objects by stereo thography. , (1986).</li><li>Shilo, D., Emodi, O., Blanc, O., Noy, D., Rachmiel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Printing+the+Future-Updates+in+3D+Printing+for+Surgical+Applications.">Printing the Future-Updates in 3D Printing for Surgical Applications.</a> Rambam Maimonides Medical Journal. 9 (3), 20 (2018).</li><li>Emodi, O., Shilo, D., Israel, Y., Rachmiel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+planning+and+printing+of+guides+and+templates+for+reconstruction+of+the+mandibular+ramus+and+condyle+using+autogenous+costochondral+grafts.">Three-dimensional planning and printing of guides and templates for reconstruction of the mandibular ramus and condyle using autogenous costochondral grafts.</a> British Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 55 (1), 102-104 (2017).</li><li>Leiser, Y., Shilo, D., Wolff, A., Rachmiel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+reconstruction+in+mandibular+avulsion+injuries.">Functional reconstruction in mandibular avulsion injuries.</a> Journal of Craniofacial Surgery. 27 (8), 2113-2116 (2016).</li><li>Rachmiel, A., Shilo, D., Blanc, O., Emodi, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconstruction+of+complex+mandibular+defects+using+integrated+dental+custom-made+titanium+implants.">Reconstruction of complex mandibular defects using integrated dental custom-made titanium implants.</a> British Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 55 (4), 425-427 (2017).</li><li>Lauren, M., McIntyre, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+computer-assisted+method+for+design+and+fabrication+of+occlusal+splints.">A new computer-assisted method for design and fabrication of occlusal splints.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 133 (4), 130-135 (2008).</li><li>Song, K. -. G., Baek, S. -. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+the+accuracy+of+the+three-dimensional+virtual+method+and+the+conventional+manual+method+for+model+surgery+and+intermediate+wafer+fabrication.">Comparison of the accuracy of the three-dimensional virtual method and the conventional manual method for model surgery and intermediate wafer fabrication.</a> Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology, and Oral Radiology. 107 (1), 13-21 (2009).</li><li>Mazzoni, S., Bianchi, A., Schiariti, G., Badiali, G., Marchetti, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computer-aided+design+and+computer-aided+manufacturing+cutting+guides+and+customized+titanium+plates+are+useful+in+upper+maxilla+waferless+repositioning.">Computer-aided design and computer-aided manufacturing cutting guides and customized titanium plates are useful in upper maxilla waferless repositioning.</a> Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 73 (4), 701-707 (2015).</li><li>Hanafy, M., Akoush, Y., Abou-ElFetouh, A., Mounir, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Precision+of+orthognathic+digital+plan+transfer+using+patient-specific+cutting+guides+and+osteosynthesis+versus+mixed+analogue-digitally+planned+surgery:+a+randomized+controlled+clinical+trial.">Precision of orthognathic digital plan transfer using patient-specific cutting guides and osteosynthesis versus mixed analogue-digitally planned surgery: a randomized controlled clinical trial.</a> International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 49 (1), 62-68 (2019).</li><li>Tack, P., Victor, J., Gemmel, P., Annemans, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D-printing+techniques+in+a+medical+setting:+a+systematic+literature+review.">3D-printing techniques in a medical setting: a systematic literature review.</a> Biomedical Engineering Online. 15 (1), 115 (2016).</li></ol>

3D-planlægning og -udskrivning er en af de mest udviklede metoder på det kirurgiske område. Det er ikke kun et lovende værktøj for fremtiden, men et praktisk værktøj, der anvendes i dag til meget præcise kirurgiske resultater og patientspecifikke løsninger. Det giver mulighed for meget præcise resultater og reducerer afhængigheden af kirurgens oplevelse10. Det løser mange af ulemperne ved tidligere gammeldags kirurgiske metoder, men omkostningerne forsinkeden fulde gennemførelse af me...

3D-print er en additiv metode baseret på gradvis placering af lag fra forskellige materialer, hvilket skaber 3D-objekter. Det blev oprindeligt udviklet til rapid prototyping og blev indført i 1984 af Charles Hull, der betragtes som opfinderen af stereolitografi metode baseret på størkning lag af fotopolymer harpiks1. Teknologiske fremskridt i virtuel planlægning af operationer og planlægning og udskrivning af patientspecifikke implantater er i konstant udvikling. Innovationer opstår både inden for CAD-software (computer assisted design) og i 3D-printteknologier2. Samtidig med udviklingen inden for teknologi bliver softwaren og printerne mere brugervenlige. Dette forkorter den tid, der kræves til planlægning og udskrivning og giver kirurgen mulighed for at planlægge sine operationer og skabe hans / hendes egen patient-specifikke kirurgiske guider og fiksering plader på et område, der udelukkende var en ingeniør's "legeplads". Denne udvikling giver også kirurger og ingeniører mulighed for at indføre nye anvendelser og design af patientspecifikke implantater3,4,5.
En af disse applikationer er 3D-planlægning af ortognatiske operationer efterfulgt af 3D-planlægning og udskrivning af kirurgiske vejledninger og patientspecifikke fikseringsplader. Historisk, ortognatiske operationer blev planlagt ved hjælp af artikulatorer. En facebow blev brugt til at registrere forholdet mellem overkæben til temporomandibulære fælles dermed positionere patientens kaster i artikulatoren. Senere blev de kirurgiske bevægelser udført på afstøbninger og en akryl wafer var parat til at hjælpe med korrekt positionering af kæberne under operationen. Denne metode blev brugt i mange år og bruges stadig i dag af de fleste, men udnyttelsen af kegle stråle computertomografi (CT) sammen med intra-oral scannere og CAD-software tilladt for nøjagtig planlægning, skåne behovet for facebows eller kaster og bevæger sig i retning af oprettelsen af digitalt planlagte vafler6. Denne metode reducerede unøjagtigheden af manuel manipulation og målinger, men havde stadig fejl, herunder brug af den ustabile underkæbe som referencepunkt for positionering af overkæben og manglende kontrol over den lodrette placering af overkæben7. Der blev således indført en ny metode. Denne metode kaldes "waferless" kirurgi og er baseret på repositionering af kæberne anatomisk ved hjælp af kirurgiske skærevejledninger og patientspecifik fiksering titanium plader8. Denne metode løser ulemperne ved den digitale wafermetode, der er beskrevet før. Vi vil beskrive denne metode, som giver kirurgen fuldstændig frihed i planlægningen af disse operationer på en patientspecifik måde, med minimalmulige fejl og unøjagtigheder. Denne metode giver mulighed for en "waferless" kirurgi, hvilket betyder, at der ikke er behov for at bruge den modsatte kæbe som reference for repositionering knoglerne, og dermed mindske unøjagtigheder afledt af denne afhængighed9.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:751px;" width="750">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dolphin imaging software</td>
			<td style="width:207px;">Dolphin Imaging Systems LLC (Patterson Dental Supply, Inc)</td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td style="width:167px;">3D analysis and virtual planning of orthognathic surgeries</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Geomagic Freeform</td>
			<td style="width:207px;">3D systems</td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>Sculpted Engineering Design</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

treatment of facial deformities using 3d planning and printing of patient-specific implants

Teknologiske fremskridt inden for kirurgisk planlægning og patientspecifikke implantater er i konstant udvikling. Man kan enten vedtage teknologien for at opnå bedre resultater, selv i de mindre erfarne hånd, eller fortsætte uden. Som teknologien udvikler sig og bliver mere brugervenlig, mener vi, at det er på tide at give kirurgen mulighed for at planlægge hans / hendes operationer og skabe hans / hendes egen patient-specifikke kirurgiske vejledninger og fiksering plader giver ham fuld kontrol over processen. Vi præsenterer her en protokol for 3D-planlægning af operationen efterfulgt af 3D-planlægning og udskrivning af kirurgiske vejledninger og patientspecifikke fikseringsimplantater. Under denne proces bruger vi to kommercielle computer-assisteret design (CAD) software. Vi bruger også en sammensmeltet aflejringsmodelleringsprinter til de kirurgiske vejledninger og en selektiv lasersintringsprinter til de titaniumpatientspecifikke fikseringsimplantater. Processen omfatter computertomografi (CT) billeddannelse erhvervelse, 3D segmentering af kraniet og ansigtet knogler fra CT, 3D-planlægning af operationer, 3D-planlægning af patient-specifikke fiksering implantat i henhold til den endelige position af knoglerne, 3D-planlægning af kirurgiske vejledninger til at udføre en nøjagtig osteotomi og forberede knoglen til fiksering plader, og 3D-udskrivning af kirurgiske vejledninger og patient-specifikke fiksering plader. Fordelene ved metoden omfatter fuld kontrol over operationen, planlagte osteotomies og fikseringsplader, betydelig reduktion i pris, reduktion i driftsvarighed, overlegen ydeevne og meget præcise resultater. Begrænsninger omfatter behovet for at beherske CAD-programmerne.

For at observere den kliniske brug af metoden, præsenterer vi et tilfælde af en 23-årig kvinde. Hun led af condylar hyperplasi i en yngre alder i højre condyle resulterer i asymmetri i begge kæber. Figur 1A viser den retrognatiske overkæbe og prognathic underkæbe, der udviser uoverensstemmelserne mellem kæberne. I frontalvisning kan den alvorlige asymmetri observeres som detaljeret ved hjælp af de gule og røde linjer. Ved hjælp af billedbehandlingssoftwaren (Supplerende fi...

Watch this Scientific Journal Video about Treatment of Facial Deformities using 3D Planning and Printing of Patient-Specific Implants at JoVE.com

Treatment of Facial Deformities using 3D Planning and Printing of Patient-Specific Implants

Efterhånden som teknologien udvikler sig og bliver mere brugervenlig, skal kirurgen udføre planlægning af operationer og patientspecifikke kirurgiske vejledninger og fikseringsplader. Vi præsenterer en protokol for 3D-planlægning af ortognatiske skeletbevægelser og 3D-planlægning og udskrivning af patientspecifikke fikseringsplader og kirurgiske vejledninger.

Behandling af ansigtsdeformiteter ved hjælp af 3D-planlægning og udskrivning af patientspecifikke implantater

Technological advancements in surgical planning and patient-specific implants are constantly evolving. One can either adopt the technology to achieve ...

Denne protokol letter den virtuelle behandling af patienter med ansigtsdeformiteter og oprettelsen af nye kirurgiske guider og fikseringsplader til den operation, vi planlægger. Fordelene ved denne teknik omfatter fuld kirurgisk kontrol, evnen til at planlægge osteotomier og fiksering plader, en betydeligt reduceret omkostninger og drift varighed, en overlegen ydeevne og meget præcise resultater. Denne teknik kan bruges med enhver kirurgisk indgreb, der kræver knoklet ændringer, da det giver mulighed for oprettelse af personlige kirurgiske guider og fiksering plader.Vi bruger i øjeblikket denne protokol til forskningsundersøgelser hos kaniner ved hjælp af personlige stilladser. Også disse programmer er meget brugervenlige. Det kan tage tid at mestre den computerassisterede designproces.Patienter og praksis vil hjælpe med læringsprocessen. Da metoden er baseret på virtuel planlægning, kan det være yderst nyttigt at observere hvert trin i processen. For at planlægge kæben repositionering, indlæse patienten facial knogle computertomografi i den relevante billeddannelse software.Hvis du vil gå ind i redigeringstilstanden for fremtidige redigeringssessioner, skal du klikke på 3D og Rediger. Brug knappen Retning til at orientere 3D-billedet og bruge build-røntgenknapperne til at oprette et panoramabillede. Åbne værktøjer, ortognatisk kirurgisk planlægning, starte nye workup og placere segmenter i panorama billedet.Beskær hvert segment for at indeholde arealet af den tilsvarende knogle og vælg den relevante osteotomi til patienten, flytte de gule cirkler for at markere den nøjagtige placering af osteotomi linjer. Klik derefter på hvert sted for at markere placeringen for hvert vartegn af interesse. Hvis du vil udføre bevægelser af knoglesegmenter, skal du højreklikke og vælge inputbevægelser ved hjælp af tastaturet for at flytte knoglen til den korrekte placering.Hvis du vil spore bevægelsen af vigtige landemærker, skal du klikke på Behandl indstillinger og vælge viste milepælsforskydning i måletabeller. Brug derefter diaslinjen, eksportsegmenterne og STL-knappen til at eksportere STL-filerne fra før og en i de postoperative knoglepositioner. For at forberede patientens specifikke fikseringsplader og kirurgiske guider, importere STL filer, der viser placeringen af overkæben og midten af ansigtet efter osteotomi og repositionering til den endelige position i den relevante 3D design software program.Vælg Opret plan under menuen Planer, og flyt flyet parallelt med den knogle, hvor pladen placeres. Brug en cirkelfigur fra skitsemenuen til at oprette en cirkel med en størrelse, der passer til de skruer, der skal bruges, og opret en tre millimeter diameter større anden cirkel omkring den forrige cirkel for at skitsere fikseringspladen. Placer kopier af cirklerne over skruepositionerne.Under kurver skal du bruge projektskitseværktøjet til at vælge de cirkler, der skal overføres fra flyet til knoglen. Hvis du vil forbinde de ydre cirkler for designet af den ydre kantplade, skal du markere splitværktøjet og definere den del af cirklen, der skal fjernes, for at give mulighed for forbindelse til de tilstødende cirkler. Vælg den definerede del af cirklen ved hjælp af valgindstillingen, og slet den.Ved hjælp af tegnekurveværktøjet skal du forbinde de ydre cirkler for at skabe en kontinuerlig ydre form af patientens specifikke plade. Før du opretter fikseringspladen, skal du højreklikke for at dublere og vælge dublet på objektlisten for at duplikere overkæben. I menuen Detalje clay skal du vælge prægningsværktøjet med kurveværktøj for at ændre fikseringspladens volumen baseret på de tidligere projicerede kurver.Vælg den ydre formkurve, og placer den cirkelformede markør inde på overfladen af den formede plade på den side, der skal præges. Indstil parametrene for funktionen primært afstanden til at styre tykkelsen af den fremtidige fiksering plade og adskille pladen fra overkæben. Højreklik på den oprindelige overkæbe og klik boolesk, Fjern fra en overkæbe med plade.For at skabe hullerne til skruerne skal du vælge de cirkler, der skal skæres, og i menuen Sub D-overflader skal du vælge værktøjet wire cut sub D i de cirkler, der er af interesse for at skabe stænger vinkelret på pladen i størrelsen af de ønskede huller. Brug derefter boolesk og fjern fra for at vælge hver stang, der skal trækkes fra pladen. For at oprette styrene skal overkæben flyttes til den oprindelige placering, men med skruehullerne markeret.Under menuen Vælg flytte ler skal du vælge Registrer dele og vælge øverste jobpostbevægelse for kilden i overkæben og midtersiden før bevægelsen for målet. Det er vigtigt at tilpasse maxillaen til fikseringspladehullerne for at sikre, at den kirurgiske guideplanlægning vil være baseret på den korrekte position af de sidste huller. Derefter, baseret på nyligt placerede huller, oprette kirurgiske guider som påvist for fiksering plader.I disse billeder vises den retrognathic overkæbe og prognathic underkæbe af en 23-årig kvinde, der led af condylar hyperplasi i en yngre alder, der udviser forskellene mellem kæberne. I frontalt synspunkt kan den alvorlige asymmetri observeres endnu tydeligere. Ved hjælp af billedbehandlingssoftware som påvist kan der udføres en kirurgisk behandlingsplan baseret på den laterale cephalometriske analyse.3D. STL filer blev importeret til 3D-design software i både pre og post planlagte knoklet bevægelse skridt til at muliggøre planlægning af patientens specifikke fiksering plade. Den kirurgiske vejledning blev derefter planlagt, og pladen kunne derefter implanteres via bimaxillary kirurgi resulterer i korrektion af den alvorlige kæbe asymmetri og uoverensstemmelser.Denne metode kan anvendes på næsten enhver kirurgisk knogle for både oprettelsen af kirurgiske guider og oprettelsen af fiksering plader efter ablation kirurgi eller fraktur behandling. Denne teknik letter oprettelsen af nye kirurgiske guider og plader. For eksempel har vi skabt frakturreduktionsvejledninger til brug i operationsstuen.

Research

JoVE Journal

Medicine

A Pipeline for 3D Multimodality Image Integration and Computer-assisted Planning in Epilepsy Surgery

En rørledning til 3D Multimodalitet billede Integration og Computerstøttet planlægning i Epilepsi Surgery

Epilepsy surgery is challenging and the use of 3D multimodality image integration (3DMMI) to aid presurgical planning is well-established. Multimodality ...

Radiation Planning Assistant - A Streamlined, Fully Automated Radiotherapy Treatment Planning System

Stråling planlægning assistent - en strømlinet, fuldautomatisk strålebehandling behandling planlægning System

The Radiation Planning Assistant (RPA) is a system developed for the fully automated creation of radiotherapy treatment plans, including volume-modulated ...

Multicolor 3D Printing of Complex Intracranial Tumors in Neurosurgery

Flerfarvet 3D-udskrivning af komplekse intrakranielle tumorer i neurosurgery

Three-dimensional (3D) printing technologies offer the possibility of visualizing patient-specific pathologies in a physical model of correct dimensions. ...

Combining Augmented Reality and 3D Printing to Display Patient Models on a Smartphone

Kombination af Augmented Reality og 3D-udskrivning for at vise patient modeller på en smartphone

Augmented reality (AR) has great potential in education, training, and surgical guidance in the medical field. Its combination with three-dimensional (3D) ...

Novel Percutaneous Approach for Deployment of 3D Printed Coronary Stenosis Implants in Swine Models of Ischemic Heart Disease

Novel Perkutan tilgang til indsættelse af 3D-trykte koronar stenose implantater i svin Modeller af iskæmisk hjertesygdom

Minimally invasive methods for creating models of focal coronary narrowing in large animals are challenging. Rapid prototyping using three-dimensionally ...

3D Planning and Printing of Patient Specific Implants for Reconstruction of Bony Defects

3D planlægning og udskrivning af patientspecifikke implantater til rekonstruktion af knogledefekter

We are in the midst of the 3D era in most aspects of life, and especially in medicine. The surgical discipline is one of the major players in the medical ...

Development and Evaluation of 3D-Printed Cardiovascular Phantoms for Interventional Planning and Training

Udvikling og evaluering af 3D-printede hjerte-kar-fantomer til interventionel planlægning og træning

Catheter-based interventions are standard treatment options for cardiovascular pathologies. Therefore, patient-specific models could help training ...

Combining 3D-Printing and Electrospinning to Manufacture Biomimetic Heart Valve Leaflets

Kombination af 3D-udskrivning og elektrospinding til fremstilling af biomimetiske hjerteklapfoldere

Electrospinning has become a widely used technique in cardiovascular tissue engineering as it offers the possibility to create (micro-)fibrous scaffolds ...

3D Printing Model of a Patient's Specific Lumbar Vertebra

3D-printmodel af en patients specifikke lændehvirvel

Selective dorsal rhizotomy (SDR) is a difficult, risky, and sophisticated operation, in which a laminectomy should not only expose an adequate surgical ...

3D Reconstruction for the Diagnosis and Treatment of Pulmonary Nodules

A 3D Digital Model for the Diagnosis and Treatment of Pulmonary Nodules

A 3D Digital Model for the Diagnosis and Treatment of Pulmonary Nodules (Video) | JoVE 

En 3D digital model til diagnosticering og behandling af lungeknuder

The three-dimensional (3D) reconstruction of pulmonary nodules using medical images has introduced new technical approaches for diagnosing and treating ...